從冒著黑煙的柴油公交車到新能源環保公交車,從慢悠悠的綠皮火車到時速350公里的復興號,從對外引進飛機到按照國際民航規章自行研制具有自主知識產權的大型噴氣式民用飛機C919……
改革開放40年,人們的出行交通工具發生了巨大變化。作為交通產業的上游,石化行業用優質的瀝青、不斷升級的油品、性能持續躍升的輪胎、一代又一代的新材料等產品,支撐道路和交通工具不斷升級,提升了人們的出行體驗和出行效率。
讓C919展翅翱翔
“一代材料,一代飛機”是世界航空發展史的真實寫照。中國航空產業經歷了從修理、引進、仿制到改進、改型和自行設計研制的發展歷程,用于制造航空產品的材料也經歷了引進、仿制、改進、改型和自行研制的發展歷程。
1949年11月9日,原中央航空公司飛行員潘國定駕駛的康維爾240型XT-610號飛機作為帶隊飛機,從香港飛抵北京西苑機場,由毛澤東主席親筆題寫命名“北京”號,這成為新中國民航擁有的第一架飛機。此后,我國的民航飛機便主要以外購為主。
直到2017年5月5日,我國自主研制的C919大型客機在上海浦東國際機場首飛成功,使我國成為大型客機自主研制者。中國商飛北研中心結構設計技術研究部高級工程師藍元沛表示,C919國產化率為50%,其研制實現了以第三代鋁鋰合金、復合材料為代表的先進材料首次在國產民機上大規模應用,重量總占比達到C919飛機結構重量的26.2%。同時,C919采用先進氣動布局、結構材料和機載系統,設計性能比同類現役機型減阻5%,直接運營成本降低10%。
據了解,C919上復合材料的應用范圍從方向舵等次承力結構到平尾等主承力結構,實現了我國復合材料在民用飛機的主承力結構、高溫區、增壓區上的首次使用,采用的主要是碳纖維增強樹脂基復合材料。其中,C919中央翼復合材料后梁大開口補強設計技術研究工作,由哈爾濱工業大學復合材料與結構研究所赫曉東課題組承擔。大開口結構部件均采用碳纖維復合材料,不僅達到了減重和提高產品重量的目的,還兼顧零件制造工藝性和部件的裝配工藝性。C919平尾部段所有成型工裝由廣聯航空工業股份有限公司承擔。C919復合材料機翼壁板剖面參數的選型試驗研究和飛機尾翼復合材料夾層結構連接選型試驗研究,由同濟大學航空航天與力學學院復合材料與結構研究所承擔。
2017年,中國復合材料制品總產量約為444萬噸。從總體上看,我國目前已定型生產的航空材料(含類別、牌號、品種與規格)及其相應的標準與規范,基本上能滿足第二代航空產品批生產的需求。針對第三代航空產品所需關鍵材料,如樹脂基復合材料、單晶與粉末高溫合金等,我國技術上已具備試用條件,但要轉化為在特定工況下使用的零部件,并體現出第三代航空產品的總體效能(技術與戰術性能、使用可靠性與壽命以及經濟效益等)尚需做大量的工作。
讓汽車喝上清潔燃料
上世紀80年代,“自行車大軍”是城市道路上的一道風景線。隨著經濟社會不斷發展,上世紀90年代以后,摩托車成為市民出行的主要交通工具。再后來,出租車開始多起來,私家車逐漸進入家庭,并成燎原之勢。期間,公交車作為最貼近百姓日常出行的交通工具,也經歷了量與質的大發展。
改革開放40年,無論交通工具如何發展變遷,石化行業一直承擔著為其提供“動力”的使命。這一使命因技術升級而花開朵朵。
建國初期,西方國家對我國施行經濟封鎖,造成石油緊張。那時部分車輛采用燃煤方式進行驅動,每輛車車身后方都加裝了煤氣發生爐。后來,隨著國際形勢變化,國內油氣開采和油氣進口力度加大,汽油和柴油成為了我國公交車及私家車的主要燃料,并延續至今。
圍繞汽柴油的生產,石化行業突破了系列關鍵技術,進行了一系列產品升級。從1999年至今,我國先后完成了從無鉛汽柴油到國Ⅴ車用汽柴油質量升級,用不到12年時間完成了從國Ⅱ到國Ⅴ的四代油品升級,目前國Ⅵ油品升級正在全面推進。
中國石化加油站數量在2011年突破3萬座,成為全國最大的成品油營銷網絡。中國石化油品升級之路是我國石化行業油品升級歷程的一個縮影。為加快汽油無鉛化和清潔油品的生產,1999年,中國石化各企業全面停止含鉛汽油生產,所屬各加油站全面啟動無鉛清潔汽油,即高清潔汽油銷售。2000~2017年,中國石化累計投入3000多億元,用于油品質量升級,用十幾年時間走完歐美二三十年的路。目前,中國石化已經在京津冀及周邊地區“2+26”個城市區域內煉廠率先完成了國Ⅵ柴油的質量升級。2018年10月,中國石化出廠汽柴油全部達到國Ⅵ標準。
近些年,基于我國油氣資源并不豐富的現實,以及環保升級和打贏藍天保衛戰的需要,新能源汽車逐漸興起,替代燃料的發展也穩步推進,生物燃料和煤制油產量逐年提升。無論是甲醇燃料、乙醇燃料,還是LNG、CNG,各種替代燃料的發展正有序進行。
讓公路鋪就"世界第一"
上世紀80年代,公路基本都是黃泥路、砂石路,“晴天一身土,雨天一身泥”是當時人們出行的寫照。
改革開放以后,我國公路交通建設突飛猛進。作為支撐國民經濟建設的重要物資之一,修建高等級公路的重要基礎原料,我國道路瀝青產業也得到了迅猛發展。尤其是重交瀝青和改性瀝青實現了由無到有、由小到大、由少到多的質的飛躍,為我國道路建設作出了巨大貢獻。截至2017年底,我國高速公路通車里程13.65萬千米,居世界第一;全國農村公路總里程超過400萬千米。公路建設的穩步發展支撐瀝青需求不斷增加。統計數據表明,2017年我國瀝青市場表觀消費量約為3100多萬噸,其中,國產瀝青預計達2600多萬噸,進口量約500萬噸。
改性瀝青是我國瀝青市場發展的方向,主要是在石油瀝青中摻入一定比例的改性劑,通過改變基質瀝青延度、軟化點、針入度、抗老化能力等技術指標,改善高速公路路面的溫度穩定性、彈性恢復能力、抗車轍能力等性能。由于具有以上優點,改性瀝青被廣泛用于高等級道路的中上面層鋪設。隨著公路建設規模不斷擴大,國內瀝青需求大幅增長,石油瀝青增長迅速,而改性瀝青因能夠延長高速公路使用壽命,提高公路建設的性價比,其需求增長更是高于石油瀝青。
2018年,中國公路建設投資約1.92萬億元,高速公路建設總規模將高達2.6萬千米,瀝青的剛性需求保持較高水平。根據交通運輸部修訂的國家高速公路網規劃,未來,東部等發達省區新建公路近年來雖有所減少,投資重點向中西部地區和老少邊窮地區傾斜,尤其是西部地區將繼續是拉動公路投資的主要動力。但養護公路對瀝青的需求仍將保持較高增速。
讓汽車飛機"腳"下生風
輪胎是汽車、飛機上最重要的組成部件之一,沒有橡膠輪胎就沒有現代汽車、飛機交通工具。改革開放40年來,中國輪胎工業歷經擴大開放、深化改革、轉軌變型、升級換代、動能轉換和創新發展,取得了舉世矚目的成就,成為世界最大的輪胎生產、消費和出口國。
1978年,中國拉開了改革開放的大幕。當年,中國橡膠工業總產值為75.41億元,耗膠約43.07萬噸,在世界沒有名次;主要橡膠產品——輪胎的總產能936萬條,子午化率為零,出口輪胎28.9萬條,但已基本建成比較完整的工業體系。1982年,第一條工業化的國產轎車子午胎下線,2008年中國子午胎產量達到2.63億條,子午化率為75%。2017年,中國輪胎產量達到6.53億條,約占全球產量1/3;預計2018年輪胎產量將達到6.53億條,其中全鋼胎1.32億條、半鋼胎4.82億條。
橡膠輪胎作為汽車、飛機的“腳”,在行駛中起到了重要的作用:支持車輛、飛機的全部重量,承受其負荷;傳送牽引和制動的扭力,保證車輪與路面的附著力;減輕和吸收汽車在行駛時的震動和沖擊力,防止汽車零部件受到劇烈震動和早期損壞,適應車輛的高速性能并降低行駛時的噪音,保證行駛的安全性、操縱穩定性、舒適性和節能經濟性。
目前,我國以高端大尺寸乘用子午線輪胎技術、航空輪胎技術及工業4.0制造技術為代表的世界前沿輪胎科技上都取得巨大的突破和進步。在產品結構及產品技術上,子午化率從40年前的零成長到現在的90%以上,高端產品突破了大尺寸高扁平化輪胎、低滾阻輪胎、環保綠色輪胎、航空輪胎等突破。
讓火車練就一身"輕功"
我國是鐵路大國,截至2017年底,全國鐵路營業里程達到12.7萬千米,其中高鐵2.5萬千米,占世界高鐵總量的66.3%。改革開放40年來,隨著我國鐵路總里程的增長,火車速度也在不斷刷新紀錄。這其中,化工新材料的功勞不能不提。
改革開放初期,綠皮火車是我國鐵路出行的主要載體。當時的火車主要以鋼材等金屬材料為主,車廂之間連接的掛鉤也是鋼鐵材質的。由于車廂笨重以及傳統的火車頭,火車運行平均時速在1993年還停留在48.1千米。
隨著電氣化進入火車行業,我國火車迎來了大提速。與此同時,火車的制造也掀開了新的一頁,輕量化成為重點。從傳統火車到和諧號再到復興號,各種新材料不斷“涌入”火車制造行業中,助力火車一步步練成了“輕功”。在如今的鐵路行業中,輕量化對于車輛減重、提速、降噪、降低能源消耗具有特別重要的現實意義。
從車體外部情況看,車頭及燈罩部分,主要應用的是聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲醛等高性能樹脂;車窗及車頭外部保護層用的是聚酯玻璃鋼、酚醛玻璃鋼及環氧玻璃鋼等玻纖增強樹脂;車體外層油漆用的是水性聚氨酯涂料;受電弓滑板用的是碳纖維—金屬復合材料;車輛頭部采用的是蜂窩復合材料,如芳綸蜂窩、玻璃鋼蜂窩、碳纖維蜂窩強化樹脂包覆發泡蜂窩材料等;車廂連接彈性緩沖件、受電系統緩沖件、車門、車窗等部位銜接用的是彈性緩沖件及膠黏劑、高性能彈性體材料,包括熱塑性聚氨酯彈性體、熱塑性聚酯彈性體、氯丁橡膠等。
在車內飾材料方面,隨處可見ABS樹脂、低密度聚乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚酯纖維、尼龍纖維、丙烯纖維等的身影。
“硬幣8分鐘不倒”“車廂里玩積木”,這樣的場景在復興號上早已見怪不怪。讓這一場景變為現實的關鍵是懸掛,其核心作用是減震,而橡膠彈簧正是減震裝置的核心。(記者 唐可 張曉敏)
轉自:中國化工報
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